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为什么星系能超光速退行,光不是最快速度么?它们有半毛钱关系?

原标题:为什么星系能超光速退行,光不是最快速度么?它们有半毛钱关系?

其实这话题前后并没有直接关系,而且需要将它分成两个部分独立讨论,因为两者陈述的是不同的不想干的观点,我们先来讨论下宇宙膨胀的话题。

为什么星系能超光速退行,光不是最快速度么?它们有半毛钱关系?

一、宇宙正在膨胀?

从宇宙大爆炸论开始,宇宙诞生的过程就一直备受质疑,当然在上世纪七十年代形容宇宙诞生并不是爆炸论,而是暴涨论,两者似乎没有差别,但前者更容易贴近普通大众!比较讽刺的是“大爆炸”这个形容词还是一位反对宇宙暴涨论的反对者讥讽之语,但事与愿违,宇宙大爆炸实在过于贴切,一时间风靡全球!

宇宙暴涨的证据一:

哈勃红移

遥远星系的退行速度与距离成正比,哈勃通过十数年对遥远星系观测发现,在观测范围内,退行速度与红移保持基本良好的线性关系,即越远的位置红移值越大!

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当然发生红移的可能性有两个,一个是天体在远离,而这就是天体发出的光发生红移的原因,因为天体的移动将光波长拉伸,我们看到的就是频率降低波长变长的光线,从光谱上来观测,就是整体朝着低频端移动,而可见光在低频表现为红色,因此这就是红移的来源,反之则是蓝移!

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而另一个可能就是天体不动而空间在移动,或者空间+天体都在移动,我是天体在动还是空间在动,在大部分时候我们可以观测器横向移动的分量来判断天体的运动方式,如果只是远离或者靠近地球则比较难判断,不过有一个比较有趣的现象,我们观测到所有遥远的天体都是远离的,即使作为天体运动而宇宙不动的观点支持者,也不得不认为这有些诡异,但宇宙的膨胀可以完美的解释这个疑问!

宇宙暴涨的证据二

宇宙微波背景辐射(CMB)

这是宇宙暴涨时期遗留辐射的最好解释,暴涨初期,天体尚未形成,只有致密高温的原初等离子体,待宇宙冷却到某个温度时质子和电子结合形成中性氢原子,宇宙逐渐晴朗,在“光子脱耦”后开始自由传播,但随着空间膨胀,光子波长被拉长,能量变得更低,而宇宙微波背景辐射就在“最后的散射面”处形成!

“最后散射面”是指我们由光子脱耦时的放射源接收到光子的来源点在空间中的集合。

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我们的宇宙躲不开宇宙微波背景辐射的包围,它有一些不均,但分布是全向的!

宇宙暴涨的证据三

原初元素丰度

指得是在宇宙从暴涨开始后约3分钟时,原初的核聚变停止,因此可以从宇宙大爆炸模型中推算出此时的各种元素丰度,和观测到的早期天体的元素丰度对比,两者一致性比较高!

为什么星系能超光速退行,光不是最快速度么?它们有半毛钱关系?

至少到现在为止,宇宙大爆炸理论依然宇宙诞生最合适的理论,因为无论是哪一种宇宙诞生的理论都绕不过去这三个坎,也许未来会有更合适的理论来解释宇宙诞生,但仍然要面对这几个因素!

二、宇宙正以多快的速度在膨胀?

从哈勃总结出宇宙正在膨胀的结论以来,膨胀的速度测定一直都是大家津津乐道的话题,因为从最初时的550千米/秒/百万秒差距,到2013年时普朗克卫星测定的67.8千米/秒/百万秒差距的值居然差了将近8倍,当然您不要认为科学犹如儿戏,因为观测技术不断进步,不断加入修正参数,自我纠错也是科学必备素质!但哈勃常数却从来都没有一个统一值,因为以不同的参考与测量方法,会得出一个相差比较大的数值!

67.8千米/秒/百万秒差距释义:在每隔百万秒差距(326万光年)的距离上,宇宙膨胀的速度增加67.8千米/秒

1、ΛCDM测量模型

利用苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应进行的X光高红移群以及微波波长的观测,与宇宙微波背景辐射各向异性的量度和光学调查对比,测定哈勃常数值约为67千米/秒/百万秒差距

2、哈勃关键计划测定

2001年5月,卡内基天文台的Wendy L. Freedman博士主导下,利用哈勃空间望远镜进行了一次最为精确的光学测量,确定哈勃常数的值为:72±8 千米/秒/百万秒差距。

3、威尔金森微波各向异性探测器WMAP的数据

最高精度的宇宙微波背景辐射为标准,在2008年时测定的哈勃常数值为71.9 +2.6 −2.7 /千米/秒/百万秒差距(上限 +2.6,下限−2.7 )!

4、钱德拉X射线天文台的观测

2006年9约,马歇尔太空飞行中心利用钱德拉X射线观测卫星的数据,精确测得数据是77千米/秒/百万秒差距,误差为±15%!

为什么星系能超光速退行,光不是最快速度么?它们有半毛钱关系?

可能数据有点不一,因为参考的对象不一样,都可能存在一些误差,但这并不妨碍宇宙正在膨胀,那么宇宙在哪个位置膨胀速度将超过光速呢?我们取值普朗克卫星的观测数据67.8千米/S/百万秒差距!

L=光速/哈勃常数×百万秒差距=14421.71418亿光年外宇宙膨胀的速度为光速,之外则将超过光速!

三、宇宙膨胀上限与光速有关系吗?

我们知道宇宙中速度的上限是光速,但这并不是无条件的,因为有三个前置因素:

1、信息无法超过光速

2、物质专递无法超过光速

3、能量传递无法超过光速

这几个限制把我们所能想象的一切空间都给堵死了,无论怎么去扒光速的漏洞,都会被这三个前提所堵上!但上帝关上了所有们和窗户的同时,给我们打开了一扇空间膨胀的门,它不传递信息,也不传递物质,更不传递能量,它的膨胀不受光速限制,它存在于我们周围,但却需要顶尖的空间控制技术才能达到!不过宇宙却由于暗能量的作用下一直在膨胀中!

为什么星系能超光速退行,光不是最快速度么?它们有半毛钱关系?

但这只是现象,我们还未了解到其中的本质,空间是一种什么样的结构,它又是如何无限膨胀而并不被撕裂?可能这是我们所难以理解的地方,爱因斯坦的广义相对论可以解释空间扭曲与无限扭曲到极点的黑洞,但却不能描述膨胀的空间是怎么来的,因为这需要引入负能量的概念,而暗能量就是在这种条件用背宇宙膨胀这口黑锅的!

为什么星系能超光速退行,光不是最快速度么?它们有半毛钱关系?

宇宙正趋向于无限,这是天文学家测量的结果,但根据我们技术手段却只能观测有限宇宙的一部分,不得不说整个宇宙对人类都是”恶意“的!但如果不是这样,黑洞洞的宇宙又如何吸引大家的注意呢?

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